JPH0655244A - 中空のインゴットを鋳造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インゴットの固化の間の冷却効率を変え、固
化の前方位置を調節する鋳造方法及び装置を提供する。 【構成】 インゴットの中央の中空部は、インゴットモ
ールド１の中に定置されたコア１６を用いて形成する。
コア１６の中に冷却流体が循環させる。冷却流体を、コ
ア１６の中央通路の中を循環する主要な流れと、この主
要な流れの中に注入される追加の流れから構成する。追
加の流れは、コア１６のマンドレル８の中で横方向に固
定されたハンドリングシャフトを介して注入される。こ
のハンドリングシャフトは開口を備える。該開口は、中
央通路に連通するノズルの形態とするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空の金属インゴットを
鋳造するための方法に関し、より詳細には、中空のイン
ゴットの中央の中空部を形成するために用いられる中空
のコアの冷却の改善及び調節に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空のインゴットの製造は周知である。
中空のインゴットの製造については、特にフランス特許
第８２−０６４７５号及びその追加証明書のＦＲ８３−
０４７１８に記載されている。中空のマンドレルを有す
る中空のコアが用いれら、該中空のマンドレルの中には
例えば空気等の冷却流体が注入される。空気はファンに
より注入される。この製造の態様は、空気の流量を極め
て容易には調節できないという欠点を有している。ま
た、冷却流体の効率を改善するために蒸気を注入するこ
とが困難である。そのような理由から、固化の終端の前
方をの位置を正確に制御することが困難であり、従っ
て、インゴットの中の分離位置を正確に制御することが
困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
ゴットが固化する間に冷却効率を大幅に変化させ、これ
により、固化の前方の位置を調節するための効果的な手
段を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の主題は、特にス
チールから形成される中空の金属インゴットをインゴッ
トモールドの中で鋳造するための方法である。この方法
においては、中空のインゴットの中央の中空部は、上記
インゴットモールドの中に定置されるコアを用いて形成
され、上記コアは、軸方向に貫通する中央通路を有する
中空で円筒形の金属マンドレルと、該マンドレルの周囲
でこのマンドレルと同軸状に配設されて上記マンドレル
の周囲に円周方向の空間を画成する管状の外側スリーブ
とを備え、上記コアは、液体の金属が上記インゴットモ
ールドの中に注入された後に上記インゴットが固化する
間に、上記マンドレル及び上記円周方向の空間の中に冷
却流体の流れを循環させることにより冷却され、上記冷
却流体の流れは、上記マンドレルの上記通路の中に循環
される主要な流体の流れと、該主要な流体の流れに注入
される追加の流体の流れとから構成されることを特徴と
する。

【０００５】第１及び第２の冷却流体は少なくとも１つ
の気体から成るのが好ましい。その気体は、空気、窒素
あるいは二酸化炭素、又はこれら空気、窒素及び二酸化
炭素の混合物であるのが好ましい。

【０００６】追加の流れは少なくとも１つの領域を有
し、該領域においては上記第２の流体は超音速で循環
し、衝撃波を形成するのが好ましい。

【０００７】超音速の流れが生ずると、蒸発することの
できる流体が、上記追加の流れの超音速の領域に注入さ
れる。

【０００８】上記超音速の領域に注入される流体は水で
あるのが好ましい。

【０００９】注入される流体の流量を調節することがで
きる。

【００１０】本発明の別の主題は、上記本発明の方法を
実施するための装置である。この装置は、ベースプレー
トの上に設けられたインゴットモールドと、コアとを備
え、上記コアは、軸方向に貫通する中央の通路を有する
中空で円筒形の金属マンドレルと、該マンドレルと同軸
状の外側スリーブとを有し、これら金属マンドレルと外
側スリーブは上記インゴットモールドの中で垂直方向に
配設されその間に冷却流体が循環される形式の、中空の
インゴットを鋳造するための装置である。上記マンドレ
ルの上記中央の通路の中には追加の冷却流体を注入する
手段が設けられ、該手段は、上記マンドレルの中で横方
向に固定され上記中央の通路を完全には閉止しないよう
に横断するシャフトを有する。該シャフトは、冷却流体
を供給する手段に接続される中空の中央部分と、該中空
の中央部分を上記マンドレルの中央通路に連通させる開
口とを有する。

【００１１】上記開口は、上記マンドレルの長手方向の
軸線に一致しかつ上記マンドレルの下方部分に向けて配
向されたノズルを形成するのが好ましい。このノズル
は、その頂部から底部に向かって順に、先細りの部分
と、首状部と末広がり部分とを有する。

【００１２】蒸発可能な流体が、衝撃波を形成すること
のできる領域の上流側のノズルの末広がり部分に供給さ
れる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。

【００１４】図１に示す装置は下つぎ鋳造法の例に相当
するものであり、この装置には、ベースプレート２上に
設けられたインゴットモールド１が設けられており、上
記ベースプレート２には、供給源３と、ベースプレート
２を通り充填ポート５を介して開放された供給通路４と
が設けられている。このインゴットモールド１の中に
は、スリーブ６と、このスリーブの基部７に不連続なブ
ロック９を介して着座した中空のマンドレル８を備え符
号１６によりその全体を指示されたコアとが設けられて
おり、上記マンドレル８とスリーブ６との間には自由な
空間１３が設けられている。

【００１５】マンドレル８の上方部は、下に詳細に説明
する中空のハンドリングシャフト１７に装着されてい
る。例えば空気等の第１の冷却流体の主要な流れが、マ
ンドレルの上方部に導入され、該マンドレル８の中央部
の頂部から底部へ更に空間１３を洗浄するように循環さ
れる。この流れは図示しないファンにより行われる。

【００１６】これもまた空気とすることができる第２の
冷却流体の追加の流れがハンドリングシャフト１７を介
して導入され、マンドレル８の中空な部分の中を循環す
る主要な流れに加えられる。

【００１７】図２に部分的に示すハンドリングシャフト
１７は円筒形であって、マンドレル８の主軸線と直交し
てマンドレル８を横断している。ハンドリングシャフト
１７は、マンドレル８の中央の通路１８も横断している
が、この通路１８を完全に閉塞してはいない。ハンドリ
ングシャフト１７は、その軸線に沿う円筒形の穴１９を
有しており、該円筒形の穴１９は、ハンドリングシャフ
トの一端から始まり、通路１８の中に位置する部分まで
伸長している。ハンドリングシャフト１７は通路１８の
軸方向において、開口２０を備えており、該開口の中に
はノズル２１が挿入されており、該ノズル２１の軸線
は、マンドレル８の通路１８の軸線と一致しており、上
記ノズル２１は、マンドレル８及びインゴットモールド
１の下方部分に向くように配向されている。ノズル２１
は、先細りの部分２２と、首状部２３と、末広がり部分
２４とを備えている。流体入口２５は末広がり部分２４
に設けられている。

【００１８】ハンドリングシャフト１７の穴１９には、
例えば空気が供給される。この空気は、音速に等しい速
度で先細りの部分２２を通過して首状部２３に到達し、
末広がり部分２４において超音速まで加速される。これ
により、追加の流れが形成される。

【００１９】追加の流れが、マンドレル８の頂部におい
て導入された主要な流れと混合されると、空気は減速さ
れ、圧力が上昇し、末広がり部分２４には、流体供給源
２５の下流側に位置する衝撃波が形成される。追加の流
れにより水が捕捉され、上記衝撃波を横断する際にこの
水は蒸発する。

【００２０】注入する水の流速を調節することにより、
その結果生ずる冷却流体の流れの中に含まれる蒸気の量
を変えることができ、これにより、この流れの熱抽出能
力を所望のように調節することができる。次に、スリー
ブ６の壁に沿う固化速度を変えることができ、該固化速
度を高くすることによりあるいは低くすることにより、
固化の終了の前方の位置を調節することができる。

【００２１】追加の流れは別の効果も有する。事実ノズ
ル２１から出る際に、この流れはエジェクタ（噴出器）
効果を奏効する。従って、主要な流れを供給するファン
が故障した時には、マンドレル８の中空の部分に空気を
吸引し、固化が完了するまでコアの冷却を続けることが
できる。

【００２２】ここに説明する実施例においては、インゴ
ットモールド１は底つぎ型の鋳造機であり、コアは、ス
チールの鋳造の前にインゴットモールド１の中に定置さ
れる。しかしながら、スチールを最初にインゴットモー
ルド１の中に鋳込み、次にコアを融解金属１５に導入す
ることができる。インゴットは真空鋳造することもでき
る。

【００２３】主要な流れ及び追加の流れのための冷却流
体の例として空気を挙げ、また注入される流体として水
を挙げた。しかしながら、主要な流れ及び追加の流れと
しては、他の気体、例えば窒素又は二酸化炭素を用いる
ことができる。水以外の蒸発する流体を追加の流れに注
入することができる。また、追加の流れを供給するため
の装置は必ずしもハンドリングシャフトである必要はな
く、追加の流れを導入する目的を有するものであれば他
のどのような装置を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空のインゴットを製造するための装置の全体
を一部断面で示す図である。

【図２】本発明の装置の一部を分解してノズルを示す断
面図である。

【符号の説明】

１ インゴットモールド ２ ベースプレー
ト ６ スリーブ ８ マンドレル １６ コア １７ ハンドリン
グシャフト １８ 通路 １９ 穴 ２０ 開口 ２１ ノズル ２２ 先細りの部分 ２３ 首状部 ２４ 末広がり部分 ２５ 流体入口

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特にスチールから形成される中空の金属
   インゴットをインゴットモールドの中で鋳造するための
   方法であって、前記中空のインゴットの中央の中空部
   は、前記インゴットモールド（１）の中に定置されるコ
   ア（１６）を用いて形成され、前記コアは、軸方向に貫
   通する中央通路を有する中空で円筒形の金属マンドレル
   （８）と、該マンドレルの周囲でこのマンドレルと同軸
   状に配設されて前記マンドレル（８）の周囲に円周方向
   の空間を画成する管状の外側スリーブ（６）とを備え、
   前記コア（１６）は、液体の金属が前記インゴットモー
   ルド（１）の中に注入された後に前記インゴットが固化
   する間に、前記マンドレル（８）及び前記円周方向の空
   間の中に冷却流体の流れを循環させることにより冷却さ
   れる方法において、前記冷却流体の流れは、前記マンド
   レル（８）の前記通路の中に循環される主要な流体の流
   れと、該主要な流体の流れに注入される追加の流体の流
   れとから構成されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、前記主要な流
   れ及び前記追加の流れが、少なくとも１つの気体から構
   成されることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２の方法において、前記気体が、
   空気、窒素、二酸化炭素、又はこれら空気、窒素及び二
   酸化炭素の混合物から構成されることを特徴とする方
   法。
4. 【請求項４】 請求項２又は３の方法において、前記追
   加の流れがある領域を含み、該領域においては、前記流
   れは超音速で循環して衝撃波を形成することを特徴とす
   る方法。
5. 【請求項５】 請求項４の方法において、前記衝撃波の
   上流側の追加の流れの超音速領域に液体が注入され、こ
   れにより、前記衝撃波の効果により前記液体が蒸発する
   ことを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項５の方法において、前記液体が水
   であることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６の方法において、前記液
   体の流量が調節可能であることを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 ベースプレート（２）の上に設けられた
   インゴットモールドと、コア（１６）とを備え、該コア
   が、軸方向に貫通する中央の通路を有する中空で円筒形
   の金属マンドレル（８）と、該マンドレルと同軸状の外
   側スリーブ（６）とを有し、これら金属マンドレルと外
   側スリーブは前記インゴットモールドの中で垂直方向に
   配設されその間に冷却流体が循環される形式の、中空の
   インゴットを鋳造するための装置において、前記マンド
   レル（８）の前記中央の通路の中に追加の冷却流体を注
   入する手段を備え、該手段は、前記マンドレル（８）の
   中で横方向に固定され前記中央の通路を完全には閉止し
   ないように横断するシャフト（１７）を有し、該シャフ
   トが、冷却流体を供給する手段に接続される中空の中央
   部分と、該中空の中央部分を前記マンドレル（８）の中
   央通路に連通させる開口（２０）とを有することを特徴
   とする装置。
9. 【請求項９】 請求項８の装置において、前記シャフト
   （１７）の開口が、前記マンドレル（８）の前記中央通
   路の軸線に一致する軸線を有するノズル（２１）を形成
   し、該ノズルが、垂直な軸線方向において頂部から底部
   に向かって順に、先細りの部分（２２）と、首状部（２
   ３）と、末広がり部分（２４）とを備えることを特徴と
   する装置。
10. 【請求項１０】 請求項９の装置において、前記衝撃波
    を形成することのできる領域の上流側の前記ノズル（２
    １）の末広がり部分に形成される冷却液体供給手段（２
    ５）を備えることを特徴とする装置。